DE2602540A1

DE2602540A1 - DEVICE FOR MEASURING SMALL FREQUENCY DIFFERENCES

Info

Publication number: DE2602540A1
Application number: DE19762602540
Authority: DE
Inventors: Per Gunnar Dipl Ing Bylund; Bertil Dipl Ing Lyberg
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-08-05
Also published as: SE382120B; BR7600507A; IT1055011B; FI760037A; GB1482398A; FI58405B; US4001680A; FI58405C

Description

Telefonaktiebolaget L M Ericsson, Stockholm / Sweden

Vorrichtung zum Messen kleiner Frequenzdifferenzen Device for measuring small frequency differences

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen kleiner Frequenzdifferenzen, bei der die Wechselspannungen, deren Frequenzdifferenz gemessen werden soll, quadriert und an einen Phasendetektor angelegt werden, dessen Ausgangssignal eine Rampenspannung mit einer der Phasendifferenz proportionalen Amplitude ist, wobei die Rampenspannung in einer Ableitungsschaltung abgeleitet wird, um eine der Frequenzdifferenz proportionale Gleichspannung zu erhalten.The invention relates to a device for measuring small frequency differences, in which the alternating voltages, their Frequency difference is to be measured, squared and applied to a phase detector whose output signal is a ramp voltage with an amplitude proportional to the phase difference, the ramp voltage in a derivation circuit is derived in order to obtain a direct voltage proportional to the frequency difference.

In einem Fernmeldesystem vom Trägerfrequenztyp besteht eine bekannte Schwierigkeit darin, die Hauptoszillatoren zu synchronisieren, von denen die verschiedenen Kanalfrequenzen abgeleitet werden. Bei der großen Anzahl von Kanälen, die in modernen Trägerfrequenzsystemen vorhanden sind, ist es erforderlich, daß verschiedene in einem System enthaltene Oszillatoren Frequenzen besitzen, die in sehr engen Grenzen synchronisiert sind. Es besteht ein Bedarf nach einer Möglichkeit zur Messung von Frequenzdifferenzen in der Größenordnung von mHz bei Absolutfrequenzen in der Größenordnung von einigen MHz.In a carrier frequency type communication system, there is one known difficulty in synchronizing the master oscillators from which the various channel frequencies are derived will. With the large number of channels present in modern carrier frequency systems, it is necessary to that different oscillators contained in a system have frequencies that are synchronized within very narrow limits are. There is a need for a way to measure frequency differences on the order of mHz at absolute frequencies on the order of a few MHz.

Ein gewöhnliches Verfahren zur Messung von Frequenzdifferenzen besteht in der Beobachtung der Schwebungsfrequenz, beispielsweise an einem Zeigerinstrument. Aufgrund der Tatsache, daß die Auslenkung der Nadel des Instruments eine lange Zeit beansprucht,A common method of measuring frequency differences is to observe the beat frequency, for example on a pointer instrument. Due to the fact that the deflection of the needle of the instrument takes a long time,

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erfordert ein einzelner Ablesevorgang mehrere Minuten. Die Zeit, die zur Einstellung eines Oszillators erforderlich ist, bei der normalerweise mehrere Ablesevorgänge erforderlich sind, kann einige zehn Minuten betragen. Es ist beispielsweise aus den US-PS 3 235 800 und 3 519 928 bekannt, eine kleine Frequenzabweichung zu ermitteln, indem die Phasendifferenz zwischen einer Normalfrequenz und der Meßfrequenz in einem Phasendiskriminator gemessen wird. Nach Filtrierung in einem Tiefpaßfilter erhält man eine linear ansteigende Spannungsrampe, die eine Neigung besitzt, welche der Frequenzdifferenz proportional ist. Diese lineare Spannungsrampe wird abgeleitet, wodurch eine Gleichspannung erhalten wird, die der Frequenzdifferenz proportional ist. Die Gleichspannung kann beispielsweise ein Zeigerinstrument ansteuern, das direkt in Frequenzdifferenzen geeicht sein kann. Ein Frequenzdifferenzmesser dieser Art erlaubt ein beträchtlich schnelleres Ablesen als die zuvor bekannten Verfahren. Die Rampe ist nicht unendlich, sondern es erscheint ein RücklaufÜbergang jedesmal, wenn die Phasendifferenz zwischen den Spannungen durch 2 TC läuft. Die bei der Ableitung des Rücklaufs erzeugte Spannung beeinflußt den Meßwert. Ferner ist es schwierig, eine Rampeηspannung zu erhalten, die über den gesamten Bereich linear ist, was zu Fehlern in der abgeleiteten Spannung führt. Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden zwei verschiedene Meßanordnungen mit Phasendetektor und Ableitungsschaltungen in den bekannten Frequenzdifferenzmessgeräten angeordnet. Eine der Spannungen, die einer dieser Meßanordnungen zugeführt wird, wird um 180° phasenverschoben, was dazu führt, daß die Ausgänge der zwei Phasendetektoren ebenfalls um 180° phasenverschoben sind. Die nichtlinearen Teile der Ausgangsspannung, die aus der Ableitungsschaltung erhalten wird, erscheinen somit ebenfalls um 180° phasenverschoben. Durch alternative Verbindung der Meßschaltung mit den zwei Ableitungsschaltungen ist es während der gesamten Zeit möglich, der Meßschaltung eine Spannung zuzuführen, diea single reading takes several minutes. The time required to adjust an oscillator, which typically requires several readings, can be tens of minutes. It is known, for example from US Pat. Nos. 3,235,800 and 3,519,928, to determine a small frequency deviation by measuring the phase difference between a normal frequency and the measuring frequency in a phase discriminator. After filtering in a low-pass filter, a linearly increasing voltage ramp is obtained which has a slope which is proportional to the frequency difference. This linear voltage ramp is derived, resulting in a DC voltage that is proportional to the frequency difference. The direct voltage can, for example, control a pointer instrument that can be calibrated directly in terms of frequency differences. A frequency difference meter of this type allows a considerably faster reading than the previously known methods. The ramp is not infinite, but a retrace transition appears every time the phase difference between the voltages passes through 2 TC . The voltage generated during the derivation of the return influences the measured value. Furthermore, it is difficult to obtain a ramp voltage that is linear over the entire range, which leads to errors in the derived voltage. To avoid these disadvantages, two different measuring arrangements with phase detectors and derivation circuits were arranged in the known frequency difference measuring devices. One of the voltages which is fed to one of these measuring arrangements is phase-shifted by 180 °, which means that the outputs of the two phase detectors are also phase-shifted by 180 °. The non-linear parts of the output voltage obtained from the derivation circuit thus also appear 180 ° out of phase. By alternative connection of the measuring circuit to the two derivation circuits, it is possible during the entire time to supply the measuring circuit with a voltage which

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durch Ableitung eines linearen Abschnitts der Rampe erhalten wurde. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Schaltungen sich als kompliziert und kostspielig herausgestellt haben. Die bekannten Frequenzdifferenzmesser sind ferner empfindlich in Bezug auf übergänge/ beispielsweise Phasensprünge in den zu messenden Signalen.was obtained by deriving a linear section of the ramp. The disadvantage of this arrangement is that the Circuits have been found to be complex and costly. The known frequency difference meters are also sensitive in relation to transitions / e.g. phase jumps in the signals to be measured.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einer besonders einfachen Anordnung dieselben Ergebnisse zu erzielen.The object of the invention is therefore to achieve the same results with a particularly simple arrangement.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Messen kleiner Frequenzdifferenzen der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Reduzieren der Zeitkonstante der Ableitungsschaltung während jeglichen vorübergehenden Wechsels in der linearen Rampenspannung mittels einer Schaltereinrichtung, die zwischen den Ausgang der Ableitungsschaltung und ein nachfolgendes Tiefpaßfilter geschaltet ist, wobei die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, das Tiefpaßfilter ~/on der Ableitungsschaltung während der Zeit zu trennen, wo diese eine niedrige Zeitkonstante besitzt, und einen vor einen der Eingänge des Phasendetektors geschalteten Phasenschieber zum Verschieben der Phase der entsprechenden Wechselspannung um 180°, sobald die Rampenspannungsamplitude außerhalb des linearen Bereichs der Rampe fällt.This object is achieved by a device for measuring small frequency differences of the type described above, which according to the invention is characterized by means for reducing the time constant of the derivation circuit during any temporary change in the linear ramp voltage by means of a switch device which is switched between the Output of the derivation circuit and a subsequent low-pass filter is connected, the switching device being set up for this purpose is to disconnect the low pass filter ~ / on of the derivation circuit during the time when this has a low time constant has, and a phase shifter connected to one of the inputs of the phase detector for shifting the phase of the corresponding AC voltage by 180 ° as soon as the ramp voltage amplitude falls outside the linear range of the ramp.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:Further features and usefulnesses of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment of the figures. From the figures show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Frequenzdifferenzmessers; und1 shows a block diagram of the frequency difference meter according to the invention; and

Fig. 2A eine Anzahl von Impulsdiagrammen, bis 2HFigure 2A shows a number of timing diagrams through 2H

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In Fig. 1 sind zwei Wechselspannungen mit den Frequenzen f1 und f2 mit U1 und U2 bezeichnet, und ihre Frequenzdifferenz soll gemessen werden. Bei einer typischen Ausführungsform liegen sowohl f1 als auch f2 in der Größenordnung von MHz, während die Frequenzdifferenz die Größenordnung von mHz besitzt. Die Eingangssignale U1 und U2 werden verstärkt und in Verstärkern 11 und 12 in Rechteckwellen umgewandelt. Der Ausgang des Verstärkers 11 ist direkt mit einem Eingang des PhasendetektorsIn Fig. 1 are two AC voltages with the frequencies f1 and f2 denoted by U1 and U2, and their frequency difference is to be measured. In a typical embodiment, lie both f1 and f2 on the order of MHz, while the frequency difference is on the order of mHz. the Input signals U1 and U2 are amplified and converted into square waves in amplifiers 11 and 12. The output of the amplifier 11 is directly connected to an input of the phase detector

14 verbunden, während der Ausgang des Verstärkers 12 mit einem der Eingänge einer Exklusiv-Oder-Schaltung 13 verbunden ist, deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors 14 verbunden ist. Die Exklusiv-Oder-Schaltung 13, deren zweiter Eingang mit einer Steuer-Flip-Flop-Schaltung 28 verbunden ist, arbeitet als Phasenschieber, der die Phase des Signals U2, welches an den Phasendetektor 14 angelegt wird, jedesmal um 180° \arschiebt, wenn das Flip-Flop seinen Zustand ändert.14 connected, while the output of the amplifier 12 with a the inputs of an exclusive-OR circuit 13 is connected, the output of which is connected to the second input of the phase detector 14. The exclusive-OR circuit 13, the second Input is connected to a control flip-flop circuit 28, works as a phase shifter, which the phase of the signal U2, which is applied to the phase detector 14, each time around 180 degrees when the flip-flop changes state.

Der Phasendetektor besitzt zwei Ausgänge 15 und 16 für komplementäre Signale. Ein Tiefpaßfilter 17 ist mit dem AusgangThe phase detector has two outputs 15 and 16 for complementary Signals. A low pass filter 17 is connected to the output

15 verbunden, und ein Tiefpaßfilter 18 ist mit dem Ausgang verbunden, um die Hochfrequenzkomponenten in den Ausgangssignalen des Phasendetektors zu dämpfen. Daher besitzen die Signale an den Punkten 19 und 20 die Form von komplementären Rampen entsprechend Fig. 2A und 2B.15 and a low pass filter 18 is connected to the output connected to attenuate the high frequency components in the output signals of the phase detector. Hence the signals have at points 19 and 20 the shape of complementary ramps corresponding to Figures 2A and 2B.

Eine Ableitungsschaltung bekannter Art ist mit Punkt 19 verbunden; diese Schaltung besteht aus einem Reihenkondensator und einem Operationsverstärker 24, der einen Gegenkopplungswiderstand 22 aufweist. Der Widerstand 22 ist parallel zu einem Feldeffekttransistor 23 geschaltet, der als elektronisch gesteuerter Schalter arbeitet. Der Ausgang 26 der Ableitungsschaltung ist mit einem Meßinstrument 37 über einen zweiten elektronisch gesteuerten Schalter 34, ein Tiefpaßfilter 35 und einen Verstärker 36 verbunden.A derivation circuit of known type is connected to point 19; this circuit consists of a series capacitor and an operational amplifier 24, which has a negative feedback resistor 22 has. The resistor 22 is connected in parallel to a field effect transistor 23, which is electronic controlled switch works. The output 26 of the derivation circuit is connected to a measuring instrument 37 via a second electronically controlled switch 34, a low-pass filter 35 and an amplifier 36 are connected.

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Der Ausgang 2O des Filters 18 ist mit einer Ableitungsschaltung 29 verbunden, auf die eine Polaritätsbestimmungsschaltung 30 folgt, welche stets einen negativen Impuls an Punkt 31 abgibt, unabhängig davon, ob die Spannung am Punkt 20 ansteigt oder abfällt. Der Ausgang 31 der Schaltung 30 ist mit dem Auslöseeingang von zwei monostabilen Flip-Flop-Schaltungen 32 und 33 verbunden, von denen die Flip-Flop-Schaltung 32 den Schalter 23 steuert, während die Flip-Flop-Schaltung 33 den Schalter 34 steuert.The output 20 of the filter 18 is provided with a derivation circuit 29 connected, followed by a polarity determination circuit 30, which always emits a negative pulse at point 31, regardless of whether the voltage at point 20 rises or falls. The output 31 of the circuit 30 is connected to the trigger input connected by two monostable flip-flop circuits 32 and 33, of which the flip-flop circuit 32 is the switch 23 controls, while the flip-flop circuit 33 controls the switch 34.

Die Punkte 19 und 20 sind mit den Eingängen eines Niveaudetektors 2? verbunden, dessen Ausgang 38 nur dann absinkt, wenn die Spannung an beiden Punkten 19 und 20 sich oberhalb eines bestimmten Niveaus befindet, das durch die Referenzspannung UR bestimmt wird. Der Ausgang 38 ist mit der bistabilen Flip-Flop-Schaltung 28 verbunden, die jedesmal ausgelöst bzw. getriggert wird, wenn das Ausgangssignal am Ausgang 38 von einem niedrigen zu einem hohen Niveau übergeht.Points 19 and 20 are with the inputs of a level detector 2? connected, the output 38 drops only when the voltage at both points 19 and 20 is above one certain level is located, which is determined by the reference voltage UR. The output 38 is with the bistable flip-flop circuit 28 connected, which is triggered each time the output signal at the output 38 of a low to high level.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung wird auf die Diagramme von Fig. 2A - 2H Bezug genommen.Reference is made to the diagrams of FIGS. 2A-2H to explain the operation of the arrangement.

Anfänglich soll angenommen werden, daß die Niveaudetektorschaltung 27 abgeschaltet ist und daß die Spannung U1 die höchste Frequenz aufweist. Die Ausgangsspannung am Punkt 19 ändert sich dann entsprechend einer Rampe 19*, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist. Die Momentanamplitude der Rampe ist proportional der Phasendifferenz zwischen den Spannungen, und ihre Neigung wird folglich proportional der Frequenzdifferenz. Durch Ableitung der Rampe 19* in der Ableitungsschaltung 21, 22, 24 erhält man eine Gleichspannung, dfe der Frequenzdifferenz proportional ist.Initially it will be assumed that the level detector circuit 27 is switched off and that the voltage U1 has the highest frequency. The output voltage at point 19 then changes according to a ramp 19 *, as shown in FIG. 2A. The instantaneous amplitude of the ramp is proportional the phase difference between the voltages, and their slope thus becomes proportional to the frequency difference. By deriving the ramp 19 * in the derivation circuit 21, 22, 24, a direct voltage is obtained, dfe the frequency difference is proportional.

Die Rampe 19* ist eine periodische Funktion, die jedesmal einen Sprung macht, wenn die Phasendifferenz zwischen Ui und U2The ramp 19 * is a periodic function, each time a Jump makes when the phase difference between Ui and U2

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durch 2re geht. Folglich erhält man auch einen beträchtlichen Sprung in der Ableitung der Schräge, und dieser Sprung stört die Meßergebnisse. Ferner ist die Rampe vor und nach jedem Spannungsprung nicht-linear aufgrund von üngenauigkeiten bei der Phasenermittlung, die zum Teil von der Tatsache abhängen, daß die Anstiegs- und Abfallzeiten der Eingangsrechteckwellen nicht vernachlässigt werden können. Bei einer irischen Schaltung zur Messung von Frequenzdifferenzen, die etwa 1O mHz betragen (Periodenzeit 1OO Sekunden), hat es sich gezeigt, daß die Nichtlinearität der Schaltung bei jedem Sprung der Rampe während etwa 5 Sekunden ein falsches Ausgangsniveau aus der Ableitungsschaltung bewirkt. Der Sprung selbst im Gleichspannungsniveau bewirkte eine Blockierung der Ableitungsschaltung, da der Operationsverstärker während etwa 10 Sekunden gesättigt war. Dieses Intervall wird bestimmt durch die Zeit zur Entladung des Kondensators 21. Der Entladestrom fließt durch den Widerstand 22, der in einem typischen Falle den Wert 2 M/lbei einem Kapazitätswert von 10/iF aufwies.goes through 2re. As a result, you also get a sizeable one Jump in the derivation of the slope, and this jump interferes with the measurement results. Furthermore, the ramp is before and after each Non-linear voltage jump due to inaccuracies in the phase determination, which partly depend on the fact that the rise and fall times of the input square waves cannot be neglected. With an Irish circuit for measuring frequency differences of around 10 mHz (Period time 1OO seconds), it has been shown that the non-linearity of the circuit with each jump of the ramp causes a false output level from the bypass circuit for about 5 seconds. The jump even in the DC voltage level caused a blocking of the discharge circuit, because the operational amplifier was saturated for about 10 seconds. This interval is determined by the time to discharge of the capacitor 21. The discharge current flows through the Resistor 22, which in a typical case is 2 M / l had a capacity value of 10 / iF.

Durch vorübergehende überbrückung des Widerstandes 22 mit einem beträchtlich kleineren Widerstand kann die Blockierzeit der Ableitungsschaltung beträchtlich verkürzt werden. Dies geschieht mittels des Feldeffekttransistors 23, dessen Durchlaßwiderstand in der Größenordnung von 400Λ liegt, während der Sperrwiderstand so groß ist, daß er im Vergleich zu dem Widerstand 22 vernachlässigt werden kann. Der Feldeffekttransistor wird in seinen leitenden Zustand gesteuert mittels eines Impulses aus dem monostabilen Flip-Flop 32, das durch einen Impuls gesteuert wird, der von dem Spannungssprung der Rampe mittels der Äbleitungsschaltung 29 und der Gleichrichterschaltung 30 abgeleitet wird. Die Dauer des Impulses aus dem monostabilen Flip-Flop 32 (Fig. 2F) wird derart gewählt, daß Zeit zum Entladen des Kondensators 3O vorhanden ist. Zur Vermeidung einer Entladung des Tiefpaßfilters 35 am Ausgang der Ableitungsschal-By temporarily bridging the resistor 22 with a The blocking time can be considerably smaller in resistance the derivation circuit can be shortened considerably. this happens by means of the field effect transistor 23, the forward resistance of which is of the order of 400Λ, during the Blocking resistance is so large that it can be neglected in comparison to the resistor 22. The field effect transistor is controlled in its conductive state by means of a pulse from the monostable flip-flop 32, which is triggered by a pulse is controlled, which is controlled by the voltage jump of the ramp by means of the discharge circuit 29 and the rectifier circuit 30 is derived. The duration of the pulse from the monostable flip-flop 32 (Fig. 2F) is chosen so that time to discharge of the capacitor 3O is present. To avoid a discharge of the low-pass filter 35 at the output of the derivation

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tung in Rückwärtsrichtung durch den Transistor 23 hindurch, wenn dieser leitend ist, ist der Feldeffekttransistor 34 vorgesehen. Dieser Transistor wird während der Zeit, wo der Transistor 23 leitend ist oder während einer etwas längeren Zeitspanne nichtleitend gemacht mit Hilfe des Impulses aus dem monostabilen Flip-Flop 33 (Fig. 2G), welches durch denselben Impuls gesteuert wird wie das monostabile Flip-Flop 32.device in the reverse direction through the transistor 23, when this is conductive, the field effect transistor 34 is provided. This transistor is during the time where the transistor 23 is conductive or made non-conductive for a somewhat longer period of time with the help of the pulse from the monostable flip-flop 33 (Fig. 2G), which is controlled by the same pulse as the monostable flip-flop 32.

Die kurze Unterbrechung des Signals am Eingang des Tiefpaßfilters 35 wird fast vollständig durch dieses Filter ausgeglichen, aufgrund der Tatsache, daß der Verstärker 36 eine vernachlässigbare Belastungsimpedanz bildet, und der durch das Meßgerät 37 fließende Gleichstrom ist ein praktisch sauberer Gleichstrom, wie aus Fig. 2H aa ersehen ist.The brief interruption in the signal at the input of the low-pass filter 35 is almost completely compensated for by this filter, due to the fact that the amplifier 36 forms a negligible load impedance and that caused by the Measuring device 37 flowing direct current is a practically clean direct current, as can be seen from Fig. 2H aa.

Diese momentane Reduzierung der Zeitkonstante der Ableitungsschaltung und die Abschaltung des Tiefpaßfilters 35 werden natürlich auch dann wirksam, wenn andere übergänge auftreten, beispielsweise Phasensprünge in irgendeinem der Eingangssignale. This instantaneous reduction in the time constant of the derivation circuit and the deactivation of the low-pass filter 35 become natural effective even when other transitions occur, for example phase jumps in any of the input signals.

In dem beschriebenen Falle macht das Instrument eine positive Auslenkung entsprechend Kurve A von Fig. 2H. Wenn f1 kleiner ist als f2, so besitzt die Rampe des Diskriminators eine umgekehrte Schräge entsprechend 19'' in Fig. 2B, und folglich ist die Ableitung negativ und die Ablenkung des Meßinstruments erfolgt in negativer Richtung entsprechend der Kurve B von Fig. 2H.In the case described, the instrument makes a positive deflection according to curve A of FIG. 2H. If f1 is less is than f2, the ramp of the discriminator is reversed Slope corresponding to 19 "in FIG. 2B, and hence the derivative is negative and the deflection of the gauge occurs in the negative direction according to curve B of Fig. 2H.

Zur Bewältigung der Nichtlinearitäten an den Enden der Rampe wird das Niveau an den Punkten 19 und 20 mittels des Niveaudetektors 27 ertastet, und diese Niveaus werden mit einer Referenzspannung UR verglichen. UR entspricht dem oberen Niveau, wo die Rampe nichtlinear ist. Solange die Punkte 19 und 2o etiTo cope with the non-linearities at the ends of the ramp, the level at points 19 and 20 is measured by means of the level detector 27 sensed, and these levels are compared with a reference voltage UR. UR corresponds to the upper level, where the ramp is non-linear. As long as points 19 and 2o eti

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niedrigeres Niveau als UR aufweisen, besitzt der Ausgang 38 ein niedriges Niveau. Sobald einer dieser Punkte 19, 20 UR übersteigt (19 bei positiver und 20 bei negativer Schräge), wobei sich die Schräge der Rampe auf Punkt 19 bezieht, so geht der Ausgang 38 hoch, und die als Flanken-getriggertes T-Flip-Flop arbeitende Flip-Flop-Schaltung schaltet und ändert das Niveau an einem der Eingänge der Exklusiv-Oder-Schaltung 13. Dies bedeutet, daß der Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung hochgelegt wird für Impulse, die eine Polarität aufweisen, welche entgegengesetzt der Polarität ist, die den Ausgang hochlegte, bevor die Flip-Flop-Schaltung 28 schaltete. Daher wird das Ausgangssignal des Verstärkers 12 jedesmal um 180° phasenverschoben, wenn die Flip-Flop-Schaltung 28 schaltet. Somit wird die augenblickliche Amplitude der Rampenspannung von ihrem Wert UR auf den Wert UR-UT/2 zurückgebracht, worin UT der Scheitelwert der Rampenspannung ist. Daraufhin steigt die Spannung erneut entlang dem linearen Teil der Rampe an, bis das Niveau UR erreicht wird, wodurch die Spannung mittels eines Sprungs auf den Wert UR1-UT/2 zurückgeführt wird usw.have a lower level than UR, the output 38 has a low level. As soon as one of these points 19, 20 UR exceeds (19 with positive and 20 with negative slope), whereby the slope of the ramp refers to point 19, see above the output 38 goes high and the flip-flop circuit, which operates as an edge-triggered T-flip-flop, switches and changes the level at one of the inputs of the exclusive-or circuit 13. This means that the output of the exclusive-or circuit is set high for pulses that have a polarity which is opposite to the polarity that set the output high, before the flip-flop circuit 28 switched. Therefore the output signal of the amplifier 12 is phase-shifted by 180 ° each time, when the flip-flop circuit 28 switches. Thus the instantaneous amplitude of the ramp voltage becomes yours Value UR returned to value UR-UT / 2, where UT is the peak value of the ramp voltage. Then the tension rises again along the linear part of the ramp until the level UR is reached, reducing the voltage by means of a Jump to the value UR1-UT / 2 etc.

Da nur die Hälfte der Rampe ausgenutzt wird, während der die Schräge unverändert ist, wird die Frequenz der erzeugten sägezahnförmigen Welle verdoppelt, wie aus Fig. 2C hervorgeht.Since only half of the ramp is used, during which the slope is unchanged, the frequency of the generated is sawtooth-shaped Wave doubled as shown in Fig. 2C.

Wenn f1 > f2, so weist die am Punkt 19 erscheinende Rampe eine positive Schräge auf, wie aus Fig. 2A hervorgeht. In diesem Falle wird das Niveau am Punkt 19 ermittelt. Wenn f1 < f2, so fällt die Rampe ab, und in diesem Falle wird das Niveau am Punkt 20 abgefühlt (die gestrichelte Kurve). Das Niveau am Punkt 19 wird dann entsprechend Fig. 2B vom Niveau UT-UR aufIf f1> f2, the ramp appearing at point 19 points has a positive slope as shown in Fig. 2A. In this case the level is determined at point 19. If f1 <f2, the ramp drops, and in this case the level at point 20 is sensed (the dashed curve). The level at Point 19 is then from level UT-UR according to FIG. 2B

3 UT
das Niveau —s— - UR zurückgeführt, und die abfallende Rampe beginnt erneut.3 subt
the level —s— - UR is returned and the falling ramp starts again.

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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt und kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So können beispielsweise der schematisch gezeigte Niveaudetektor und die Ableitungseinrichtung durch andere Schaltungen ersetzt werden, die eine äquivalente Funktion besitzen.The invention is not restricted to the embodiment shown and can be modified in many ways. For example, the level detector shown schematically and the deriving means are replaced by other circuits having an equivalent function.

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Claims

Device for measuring small frequency differences, at which squares the alternating voltages whose frequency difference is to be measured and applied to a phase detector whose output signal is a ramp voltage with an amplitude proportional to the phase difference, the Ramp voltage is derived in a derivation circuit to a direct voltage proportional to the frequency difference to get marked by

means (23, 32) for reducing the time constant of the derivative circuit (21, 22, 24) during any transient Change in the linear ramp voltage by means of a switch device (34) connected between the output of the derivation circuit (21, 22, 24) and a subsequent low-pass filter is connected, the switching device (34) being set up for this purpose is to separate the low-pass filter (35) from the derivation circuit (21, 22, 24) during the time when this one has a low time constant, and

one connected in front of one of the inputs of the phase detector (14) Phase shifter (13) for shifting the phase of the corresponding alternating voltage by 180 ° as soon as the ramp voltage amplitude falls outside the linear range of the ramp.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the derivation circuit (21, 22, 24) is an operational amplifier (24) with a capacitor (22) connected in series with one of the inputs and a large feedback resistor (22) between the output and the input and a second switch (23) for shunting a low Resistance is provided on the feedback resistor (22).

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3. Apparatus according to claim 2, characterized in that monostable flip-flops (32, 33) are provided which are controlled by a pulse generated by deriving the transition of the Ramp voltage is obtained and the monostable flip-flops (32, 33) a pulse to open the first switch (34) and send a pulse to close the second switch (23) mainly during the transition.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the first switch (34) controlling output pulses of the monostable flip-flops (33) have a greater duration than that of the monostable flip-flop controlling the second switch

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the switches (23, 24) are field effect transistors.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the resistance of the shunt is the forward resistance of the second switch is.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the phase shifter (13) has an exclusive-OR circuit one input of which is connected to the AC voltage and the other input of which is connected to a bistable Flip-flop (28) is connected, which is caused by means of a level sensing circuit (27) to switch each time, when the ramp voltage is outside the linear range falls.

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